高活性复合多孔泡沫NiZn合金电极的制备与表征

采用电沉积、热处理与HCl腐蚀相结合的方法制备了具有纳米孔隙结构的复合多孔泡沫NiZn合金电极,用扫描电子显微镜(SEM)观测了电极的表面形貌,用能谱分析(EDS)研究了电极成分,采用氮吸附法对比了电极的比表面积和孔径,用X射线衍射(XRD)分析了电极相组成,用阴极极化曲线研究了在30%KOH(质量分数)溶液中电极的析氢电催化性能。结果表明,经600℃热处理后,泡沫NiZn合金电极形成孔隙结构,通过10%HCl进行腐蚀,在合金孔隙骨架表面形成纳米层状结构。与泡沫镍电极相比,泡沫NiZn合金电极比表面积更大,且纳米材料具有良好的催化活性,在电流密度200mA·dm-~(2)时,600℃处理后和HCl处理后的泡沫NiZn合金电极析氢过电位分别降低了222,276mV,说明该复合多孔泡沫合金电极可以显著降低析氢过电位,提高电极的析氢活性。     

高能球磨活化二硫化钨的制备及其电催化析氢性能研究

采用高能球磨对商业二硫化钨进行活化处理,通过控制球磨工艺,制备出不同活化程度的WS₂析氢电催化剂。通过XRD、Raman、SEM、TEM、XPS等系列表征和电化学分析,系统研究其成分结构与电催化析氢性能。结果表明：在酸性电解液中,350 r/min球磨活化处理12 h后的WS₂样品表现出最佳析氢性能,其在电流密度为10 mA/cm²时的过电位η₁₀为245 mV,塔菲尔斜率为141 mV/dec,远优于未球磨样品,其性能提升主要归因于球磨过程中的高能撞击产生强力剪切和剥离作用,使晶粒破碎细化,比表面积增大的同时产生大量的孔洞缺陷和空位,暴露出更多活性位点和边缘缺陷。     

MOF衍生CoP/C的制备、表征及电化学析氢性能

采用类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67(zeolitic imidazolate framework-67)和六水合硝酸钴为原料制备金属-有机物框架材料(metalorganicframeworks,MOF),经过高温煅烧及磷化,得到碳包覆磷化钴(CoP/C)粉体。用X射线衍射仪、扫描电镜及透射电镜对CoP/C粉末进行表征与分析,并进行电催化析氢实验。结果表明,高温煅烧后,ZIF-67的有机组分转化为导电炭骨架,钴离子转化为单质钴纳米颗粒嵌于炭骨架中,形成金属有机框架。经进一步磷化后,得到纯相CoP/C粉体。CoP/C粉末表现出良好的电化学析氢性能,其过电位为64 mV,塔菲尔斜率为66 mV/dec,历经15 h电催化析氢后仍保持高催化活性。     

钒酸钴纳米片的析氧性能研究

析氧反应(OER)是电解水制氢过程中的决速步，因此构建高效、低成本的非贵金属基OER电催化剂是实现氢能源高效制取的关键。通过两步水热法将Co元素引入到V₂O₅中，从而制备出了钒酸钴(Co₃V₂O₈)纳米片结构，Co元素的引入使纳米片暴露更多的活性位点，并提高导电性加快了电荷传输，因而可提高其 OER性能。形貌和成分表征结果显示所制备的催化剂为正交晶系的 Co₃V₂O₈纳米片结构。对该催化剂进行系统的 OER 性能研究，结果表明，Co₃V₂O₈催化剂产生 10 mA·cm^-2的析氧电流密度需要 364 mV的过电位，产生 100 mA·cm^-2的析氧电流需要过电位仅为 540 mV，对应的 Tafel斜率为 62 mV·dec^-1，此外，在经历 1000次循环测试后，该催化剂极化曲线不...     

外交变磁场对碳纸原位负载MOFs衍生氮掺杂多孔碳OER性能的影响

采用溶剂热法在碳纸(carbon paper, CP)表面分别原位负载2种金属有机框架(metal organic frame, MOFs)前驱体(记为Zn-MOF-74和ZIF-8),经900℃高温热处理后前驱体衍生为氮掺杂多孔碳,得到氮掺杂多孔碳@CP电催化剂材料,分别记为CP-Zn-MOF-74-900-N2和CP-ZIF-8-900-N2。研究CP的组成、孔结构以及外磁场强度对电催化剂OER(oxygen evolution reaction,析氧反应)性能的影响。结果表明,原位负载的ZIF-8在CP的纤维表面形成致密的棱形十二面体颗粒层,热处理后在纤维表面形成均匀的纳米级氮掺杂碳材料。ZIF-8-900-N2的比表面积为1 559 m2/g,孔径为0.57 nm,孔容为1.59 cm3/g,具有最佳的磁性能和磁致发热性能。碳纸和氮掺杂多孔碳@CP材料中,CP-ZIF-8-900-N2具有最小的OER过电势和Tafel斜率,分别为334 mV(电流密度为10 mA/cm2,经过iR矫正)和187 mV/dec (decade,十进)。当存在外磁场时,随磁场强度增大,催化剂的OE...     

电沉积法制备自支撑Ni-Sn-B电极的显微结构与电催化析氢性能

为开发高效稳定的析氢电催化剂,采用恒电流电沉积法在镍网基底上制备自支撑的Ni-Sn-B析氢电极,通过扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、X射线光电子能谱仪和电化学工作站等对电极的形貌结构、元素组成与电催化析氢性能进行表征和测试。结果表明,Ni-Sn-B电极表面由粗糙的胞状颗粒紧密堆积而成,具有非晶态特征结构。在碱性电解质中,Ni-Sn-B电极表现出优异的催化析氢活性和稳定性,在10m A/cm²电流密度下过电位仅为63 mV,比Ni-Sn和Ni-B电极的过电位分别降低38.2%和59.1%。电极的电荷转移电阻为1.56Ω,经过5 000次CV循环和72 h电解后,仍保持非常高的析氢活性。粗糙的表面形貌及非晶态结构使电极的电化学活性表面积和催化活性位点显著增加,同时B和Sn对Ni电子结构的调控,可有效降低电荷转移阻力,从而提升电极的电催化析氢性能。     

沉积电流对Ni-Mo-Co合金析氢催化性能的影响

采用电沉积方法在Cu基体上制备出Ni-Mo-Co三元合金电极,主要研究了沉积电流对Ni-Mo-Co合金电极析氢催化活性的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术分别研究了Ni-Mo-Co合金镀层的表面形貌、元素组成和晶体结构,采用稳态极化曲线和交流阻抗技术研究了Ni-Mo-Co合金电极在30%KOH溶液中的析氢催化性能。结果表明:电沉积Ni-Mo-Co合金外观呈银白色,表面光滑细致,为非晶态结构。合金电极的析氢催化性能随着沉积电流的增大表现为先升高后降低的趋势,当沉积电流密度为15 mA.cm-2时,获得合金镀层具有最低的析氢过电位η100=139 mV,显示出良好的析氢催化活性。其析氢反应为Volmer-Heyvosky反应机制,主要受电化学脱附步骤控制。     

Ni-Mo-Co合金电极制备工艺的研究

采用电沉积方法制备出Ni-Mo-Co三元合金电极,研究了沉积电流密度、镀液温度及镀液pH值等条件对合金电极析氢催化活性的影响.采用EDS和XRD分析合金电极的化学组成和晶态结构.通过对极化曲线的比较分析得出最佳制备工艺条件为:电流密度15 mA/cm2,镀液温度25℃和pH值为10.该条件下制备的Ni-Mo-Co合金电极为非晶态结构,外观呈银白色,表面光滑致密,其化学组成为34.09%Ni、59.51%Mo、6.40%Co.在30%KOH 溶液中,其析氢过电位为η100=112mV,比Ni电极降低了352 mV,表现出良好的析氢催化活性.     

碳化钨的形貌调控及其载铂电化学性能

本文采用水热模板法,通过添加表面活化剂柠檬酸和模板剂氧化石墨烯（GO）调控前驱体的形貌尺寸。将前驱体置于空气气氛中进行热处理,得到厚度薄、尺寸小、分散的WO₃。在氮气保护气氛下,通入乙醇/甲醇液体碳源,并处于1 000 ℃下保温2 h,进行原位还原碳化反应,得到表面包覆石墨化碳层的碳化钨（WC@C）。在WC@C表面原位负载不同浓度的Pt NPs,得到Pt-WC@C复合催化剂。该催化剂Pt-WC@C-1（10% Pt）在碱性溶液中性能较佳,电流密度为10 mA/cm2下的过电势（η₁₀）为187 mV,塔菲尔斜率为115.7 mV/dec（10% Pt）;在酸性溶液中具有更优良的析氢催化性能,Pt-WC@C-2（5% Pt）性能优于Pt-WC@C-1（10% Pt）和Pt-WC@C-3（1% Pt）,η₁₀为87.6 mV,塔菲尔斜率为51.2 mV/dec。这主要归因于分散性较好的WC表面包覆了较薄的石墨化碳层。      

泡沫镍基Ni-P-W-Mo析氢电极的制备与电化学性能

以硫酸镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、钼酸钠等为原料,采用一步恒电流电沉积法在泡沫镍基底上合成Ni-P-W-Mo析氢电极,借助X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱以及电化学测试等手段研究材料的表面形貌、元素组成以及电化学析氢性能。结果表明,Ni-P-W-Mo析氢电极在碱性溶液中析氢催化时有出色的催化活性和稳定性,仅需92 mV的过电位即可达到10 mA/cm²的电流密度,比Ni-P电极降低67 mV,电极的双层电容为42.98 mF/cm²,经过2 000次循环伏安(cyclic voltammetry, CV)测试后,析氢活性略微下降。Ni-P-W-Mo电极优异的催化性能可能是由于W、Mo的添加使电极的表面形貌更粗糙,电化学活性表面积和活性位点显著增加,同时自支撑电极结构可以有效降低界面传输电阻,提高电荷传输效率。     

Understanding ultra-dispersed CeOx modified iridium clusters as bifunction electrocatalyst for high-efficiency water splitting in acid electrolytes

Designing bifunctional catalysts with high catalytic activity and durability for electrochemical water splitting has become a promising approach to producing clean and sustainable hydrogen fuels.With high specific surface area and ultra-small size,metal clusters have become a kind of promising catalysts.By introducing Ce species,the noble metal iridium(Ir) can be electronically modulated,thus reduce the activation energy of intermediate,and improve the intrinsic catalytic activity for practical ...     

自支撑二维Ti3C2Tx(MXene)薄膜电化学性能

采用LiF?HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti₃AlC₂得到Ti₃C₂T_x(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的物相、形貌及化学元素,并采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法等电化学测试手段研究MXene薄膜电极的电化学性能。研究显示:当电解液为H₂SO₄,MXene薄膜的厚度为6.6 μm时,在5 mV·s?1扫速下质量比电容达到228 F·g?1;同时随着扫速从5 mV·s?1提升至100 mV·s?1时,电容保持率为51%,是40.2 μm厚度MXene薄膜电极的3倍。该研究展示酸性电解液和较薄的薄膜厚度有利于提高MXene材料基超级电容器的性能。      

V2O5/MXene纳米复合材料制备及储能性能

利用氢氟酸（HF）刻蚀MAX（Ti₃AlC₂）相获得一种新型二维层状材料MXene（Ti₃C₂T_x），利用液相插层法扩大MXene材料层间距，然后在MXene表面分别负载纳米片状（NSV）和纳米带状（NBV）的五氧化二钒（V₂O₅）。利用X射线衍射（XRD）、比表面积测试分析（BET）和高分辨场发射扫描电镜（FESEM）等手段对复合材料进行了结构表征。结果表明:MXene层间距增加；且两种形貌的五氧化二钒均匀的负载在MXene表面。这两种纳米复合材料的比表面积比MXene高，意味着它们可以为电化学反应提供更多的活性位点。利用多种电化学技术对V₂O₅，MXene和不同V₂O₅/MXene纳米复合材料在1.0 mol·L?1 Na₂SO₄和1.0 mol·L?1 LiNO₃电解液中进行了电化学性能测试。结果表明:当电流密度为1 A·g?1时，在1.0 mol·L?1 Na₂SO₄电解液中MXene，V₂O₅，NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为8.1，15.7，96.8和88.5 F·g?1；在1.0 mol·L?1 LiNO₃电解液中NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为64.6，46.7，180.0和114.0 F·g?1。表明所制备的NSV/MXene纳米复合材料是一种有研究和开发潜力的超级电容器电极材料。      

氮掺杂碳负载超细碳化钼析氢电催化剂

近年来，碳化钼（Mo₂C）因其良好的稳定性及类Pt催化特性而广泛应用于电解水析氢领域，但Mo₂C在高温制备条件下易过度生长导致其催化活性降低。为解决上述问题，以多糖瓜尔豆胶为碳源，利用其分子结构中丰富的羟基与钼酸根的强烈配位作用，抑制钼原子在高温处理过程中的团聚；同时，氮元素的引入能够进一步提高碳基底的电子转移速率及催化特性。结果表明，在800 ℃高温下可获得超细Mo₂C@氮掺杂碳纳米片复合结构，该产物在碱性介质中，在10 mA/cm2的电流密度的过电位为163 mV，塔菲尔斜率为64.8 mV/（°）。同时材料体系表现出良好的稳定性，经过12 h的耐久性测试，电极材料电流密度无明显衰减。该制备方法的提出有望为其他超细金属碳化物体系的合成提供新的思路。      

轴承钢二次精炼过程夹杂物演变规律

 研究了轴承钢LF精炼和RH真空处理过程各类夹杂物的成分、种类和数量变化,并结合热力学模拟计算了夹杂物与钢液的界面参数,并对试验结果进行分析讨论。夹杂物分析结果表明,精炼25 min后,脱氧产物Al₂O₃消失,钢中夹杂物以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。继续精炼65 min至LF精炼结束,钢中夹杂物仍以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。RH真空处理25 min后,钢中夹杂物总数量较LF精炼结束降低75%,其中,纯尖晶石和含少量CaO的尖晶石去除率分别为99.5%和93.2%,CaO·2Al₂O₃去除率为67%。RH破空后钢中夹杂物以液态钙铝酸盐CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃为主。精炼过程尖晶石类夹杂物尺寸集中在10 μm以下,尺寸大于20 μm夹杂物主要为处于液相区的钙铝酸盐,这些钙铝酸盐在LF精炼前期就已经存在。与钢水接触角大于90°的固态夹杂物纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石和CaO·2Al₂O₃在RH真空处理过程容易去除,与钢水接触角小于90°的液态夹杂物CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃不易去除。因此,将LF精炼结束的夹杂物控制为固态夹杂物有利于RH真空处理过程夹杂物的高效去除。热力学计算结果表明,当钢中w(T[O])为0.001 0%、w([Mg])大于0.000 18%时,脱氧产物Al₂O₃热力学上就不能稳定存在。铝脱氧、高碱度渣精炼条件下很难稳定地获得固态Al₂O₃夹杂物。为获得完全固态尖晶石或高熔点钙铝酸盐夹杂物,钢中w([Ca])需控制在0.000 1%以内。钢中w([Ca])大于0.000 2%,就具备生成液态夹杂物的热力学条件。     

氧化石墨烯在二水磷酸铁复合前驱体制备中的作用

以Fe(NO3)3·9H2O、NaH2PO4·2H2O、H3PO4为原料,添加氧化石墨烯(Graphene oxide,GO),采用均相沉淀法制备石墨烯/二水磷酸铁复合前驱体(Graphene/FePO4·2H2O),以期用于制备石墨烯/LiFePO4复合正极材料.结果发现,GO的添加可使FePO4·2H2O前驱体形貌由团聚的絮状转变为分散的类球状;对类球状粉体过滤浓缩后,再进行原料的滴加操作,使类球状粉体二次生长,产物为规则的球状粉体,且粒度分布均匀,分散性好,D50=4.220μm,振实密度达1.31 g/m3.粉体的XRD、FT-IR及Raman分析结果表明,前驱体制备中添加的GO在反应过程中已基本还原为石墨烯,这对于高密度球状石墨烯/磷酸铁复合前驱体的制备具有重要的应用价值.     

吸附法脱除废水中四环素的研究进展

为了提高水中有机染料的降解速率,采用超声和溶剂热法制备Fe₃O₄/ZIF-9复合催化剂,该催化剂为立方状的金属有机骨架ZIF-9且表面附着有类球形Fe₃O₄颗粒. Fe₃O₄的加入为ZIF-9提供了更多的成核位点,同时Fe₃O₄/钴盐比例的变化也会影响ZIF-9的成核与生长. 当Fe₃O₄/钴盐摩尔比为1∶1时,该催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率达到95.1%,催化反应10 min的伪一阶动力学常数达到0.101 min⁻¹,在pH为5～9范围内保持稳定的高催化性能. X射线光电子能谱（XPS）结果表明铁和钴位点之间存在电子转移,并且钴和铁的协同作用可以降低钴的还原电位,从而加速钴的价态变化,提升催化速率. 电磁共振实验（EPR）结果显示该催化剂可以活化过一硫酸盐生成单线态氧(¹O₂)、硫酸根自由基(相似文献   

FCVD-SPS法制备高硅钢软磁复合铁芯及电磁性能研究

采用流化气相原位沉积结合放电等离子烧结工艺成功制备了高硅钢软磁复合铁芯Fe-6.5% Si/SiO₂（质量分数）,并系统研究了复合铁芯微观结构与电磁性能的关系。结果表明,高硅钢软磁复合铁芯中的Fe-6.5% Si颗粒被SiO₂绝缘层均匀并且致密的包围,Fe-6.5% Si/SiO₂复合铁芯表现出高磁感、高电阻率、良好的频率稳定性、低矫顽力、以及低铁损等优异的电磁特性,饱和磁感应强度为175 emu·g-1,矫顽力为15 Oe,相对磁导率为350（80 kHz）,电阻率为8.6×10-5?·m,0.2 T、5 kHz外场下铁损仅为11.8 W·kg-1。     

二氧化钛改质对含磷转炉渣中磷富集行为的影响

为了有效富集含磷转炉渣中磷,通过TiO₂熔融改质研究了磷富集行为,对TiO₂改质过程进行了热力学探讨,同时对实验炉渣进行磁选分离提取了富磷相.在1623 K条件下,随着渣中TiO₂含量的增加,渣中先期析出的n2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅（以下简记nC₂S-C₃P）固溶体与TiO₂不断反应析出CaSiTiO₅、CaTiO₃和高磷固溶体（n'C₂S-C₃P,n'<n）,先期析出的nC₂S-C₃P固溶体会随着TiO₂含量的增加而逐渐减少甚至消失,如渣中TiO₂含量进一步增加或过量,前述反应生成的高磷固溶体（n'C₂S-C₃P）继续与TiO₂反应,从而使富磷相中磷含量进一步提高.经350mT磁场强度下磁选后,改性后的渣中收集到的非磁性物较原渣提高了23.84%,P₂O₅分配比由0.96增加到2.92,分离的非磁性物占炉渣总量的65.43%,渣中74.46%的磷进入收集的非磁性物中,实现了绝大部分磷元素的回收利用.